Failure analysis of composite joints under preload moment and moisture

Abstract

Bu çalışmada, pim deliğine sahip tabakalı kompozit plakların, çeşitli durumlar altındaki davranışlarını incelemek için bir hasar analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın asıl amacı, çeki kuvvetine tabi tutulan pimli ve cıvatalı karbon-epoxy kompozit plaklarda, ön gerilme momenti, nem ve sıkı geçmenin, yatak mukavemeti, hasar kuvveti ve hasar modu üzerindeki etkisini araştırmaktır. Nem etkisini gözlemlemek için bazı numuneler testlerden önce altmış gün boyunca suda bekletilmiştir._x000B_Her tabakalı kompozit plak dört tabakadan oluşmaktadır ve aynı tabaka dizilişine sahiptir. Pim delik merkezi ile plak ucu arasındaki uzaklığın, delik çapına oranı birden dörde, plak genişliğinin delik çapına oranı ikiden dörde kadar değişecek şekilde iki geometrik parametre belirlenmiştir. Ön gerilme momenti altındaki hasarları gözlemlemek için numunelere üç ve altı newton-metre olmak üzere ön gerilme momenti uygulanmıştır. Ayrıca, sıkı geçme etkisini araştırmak için delik çapından daha büyük bir pim üretilmiştir._x000B_Deneyler, çeki modundaki çene hızı dakikada 1mm olan Instron-1114 Çekme Cihazı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra ortalama yatak mukavemet değerleri bulunmuştur. Yük-deplasman eğrileri deneylerde çizdirilmiştir. Nümerik çalışma için, üç boyutlu nonlineer kontakt analizler ANSYS v10 ticari programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. In this study, a failure analysis was performed under various conditions numerically and experimentally to investigate the behavior of laminated composite plates which have pin-loaded holes. The main aim of the study is searching the effects of preload moment, moisture and interference-fit on bearing strength, failure load and failure mode in pin-jointed and bolted carbon-epoxy composite plates which were subjected to a traction force. Some of the specimens were kept in the seawater for sixty days before the experimental tests to observe the effect of moisture._x000B_Each laminated plates consisted of four laminas and had same stacking sequences. Two different geometrical parameters, end distance to pin diameter ratio and width to pin diameter ratio were considered. End distance to pin diameter ratio and width to pin diameter ratios were determined ranging from one to four and from two to four, respectively. The pre-load moments were applied to the specimens as three and six newton-meter for observing the failures under preload moment. Also, for investigating effect of interference-fit, a pin was produced which has a bigger diameter than hole diameter._x000B_The experiments were performed in tension mode on the Instron-1114 Tensile Machine of a crosshead speed of 1mm per minute. Then the average bearing strength values were found. The load versus pin displacement curves were plotted in the experiments. For the numerical study, three-dimensional non-linear contact analyses were conducted using commercial program ANSYS v10.